超精密加工指能加工出具有纳米级表面粗糙度和亚微米级几何形状精度表面的技术。用单晶金刚石刀具进行的切削过程通常被称为单点金刚石切削加工,是实现超精密加工的一种重要方式,它最初的发展主要集中在能源和国防相关需求的光学加工。如今,单点金刚石切削加工已经有了更广泛的应用,包括国防和商业应用领域的精密光学自由曲面制造,以及功能性表面的制造。微圆弧金刚石刀具是刀尖圆弧半径小于100μm的圆弧刃金刚石刀具,可以用来加工光学表面和微结构表面。用其加工光学表面可以减少加工残留,减轻衍射光学元件的遮挡效应。微结构表面是功能性表面的一种实现方式,常用于液晶显示器中的背光板,通过光学散射原理使画面更清晰。正弦微结构是波长10μm,幅值5μm的表面结构,波长越小,幅值越大,需要使用的刀尖圆弧半径越小。由于刀具刀尖圆弧半径很小,所以在加工过程中容易产生刀具磨损,从而导致加工出的工件的表面质量变差,达不到生产要求。刀具寿命主要和刀具磨损有关,当刀具磨损到一定的程度,加工出工件的表面质量达不到生产要求时,刀具即失效。在生产实践中,能够事先知道刀具的使用寿命,可以指导生产者何时换刀,提高生产效率。本文主要围绕微圆弧金刚石刀具的使用寿命进行系统的研究,具体包括以下几个方面:首先,研究了微圆弧金刚石刀具切削6061铝合金磨损形式和磨损机理。在PG3B行星型钻石刀具研磨机上制备了高质量的微圆弧金刚石刀具,使用制备好的刀具在哈工大自主研制的超精密四轴机床上进行切削6061铝合金实验,使刀具出现一定程度的磨损。使用扫描电镜观察刀具表面形貌,发现刀具磨损的形式主要是后刀面磨损。对刀具磨损部位进行X射线能谱分析,结果表明未发生扩散磨损。使用针尖增强激光共聚焦拉曼光谱系统对金刚石结构进行检测,未发现金刚石向石墨的相变;在本文实验条件下,刀具切削6061铝合金的磨损机理主要是机械磨损。其次,确定了微圆弧金刚石刀具切削6061铝合金使用寿命评价指标。在超精密四轴机床上使用制备好的刀具对6061铝合金工件端面进行车削,每车削一段距离,对工件面粗糙度Sa和刀具表面波纹度Wa进行测量。建立磨损模型,通过刀尖圆弧波纹度推导出了磨损带宽度和磨损体积。得到了切削路程、刀具刀尖圆弧波纹度、工件加工表面粗糙度、刀具磨损量（磨损带宽度和磨损体积）之间的关系,多维度地确定了刀具使用寿命评价指标。最后基于切削用量和刀具几何参数对微圆弧金刚石刀具使用寿命进行评价。基于切削用量,建立了三因素三水平的正交试验,得到了刀具使用寿命方程。根据该方程可以预测刀具寿命,并且得到了切削用量对使用寿命的影响规律。基于刀具的几何参数,得到了刀具前、后角对刀具使用寿命的影响规律。